氫能
——引領能源消費革命生力軍

上海電氣風電集團股份有限公司 李彩球

氫能作為一種可儲、可電、可燃燒的清潔能源，具有來源廣泛、綠色環保、能量密度大、轉化效率高和適用范圍廣的特點，被譽為二十一世紀全人類期待的新二次能源，是世界能源轉型的一個重大戰略方向。由于氫的來源多樣，能實現終端零排放，環保效果良好，既可以通過燃料電池發電，廣泛用于交通設施，如船舶、軌道車輛、重載卡車、公共交通等，又可以作為清潔的燃料使用。尤其是氫燃料電池汽車加注時間短、續航里程長、零排放、無污染，被業界視為傳統內燃機理想的替代解決方案。而且，氫能效能高且穩定，僅少量水就能制備出可觀的氫氣，進而轉換成電能，簡單便利。

氫能已經廣泛用于汽車領域（圖片來源：豐田網站）

中國大力支持氫能產業發展

作為世界最大的化石能源消費國與進口國，中國開發與利用氫能的意義不言而喻。據國際氫能委員會預測，到2050 年全球氫能占能源比重約為18%，氫能產業鏈產值將超過2.5 萬億美元，且隨著技術研發和產業資本的持續投入，未來10～20 年全球氫能產業將迎來快速發展的重大機遇期。需求方面，到2050 年，國內市場對氫氣需求量至少達到6000 萬噸，中國作為全球氫能最大消費國的地位將得到進一步鞏固。作為終端能源體系的消費主體，氫能將帶動形成一個12 萬億元產值的新興產業。通過依托強大的石化、水電、煤炭等傳統產業資源以及豐厚的光、熱、風等再生能源，面向巨大的市場需求，憑借戰略思維與政策創新的撬動與支撐，中國完全能夠在氫能國際競爭中搶占制勝高地。

20 世紀70 年代起，氫能因其獨特優勢被國際社會矚目。歐、美、韓、日等十多個國家及地區積極開發氫能、燃料電池等新一代能源技術并開始應用于工程。近年來，我國在政策層面大力支持氫能產業的發展，將氫能應用于汽車行業，著力打造包括氫燃料電池汽車在內的氫能產業。

韓國現代公司推出的氫燃料電池卡車（圖片來源：現代網站）

2018年，國家發展改革委、國家能源局聯合印發《清潔能源消納行動計劃（2018～2020年）》提出，將選擇可再生能源資源豐富的地區，建設可再生能源綜合消納示范區。探索可再生能源富余電力轉化為氫能，實現可再生能源多途徑就近高效利用。尤其是風電制氫，不僅可減少化石能源消耗、降低污染物排放、提升電網消納能力，同時也可以實現風電與煤化工、石油化工的多聯產，協同發展清潔的氫能產業。

2019 年以來，我國氫能發展呈現新一輪熱潮，國家相關部委密集出臺政策，引導并鼓勵氫能和氫燃料電池技術的開發和發展，加速了氫能產業化進程。2019 年初，國家發展改革委、國家能源局已經將其列入《能源技術革命創新行動計劃》等重大規劃。同年，發展氫能還被寫入國務院《政府工作報告》。

2020年4月，財政部等公布《四部委關于完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，提出爭取通過四年左右時間，建立氫能和燃料電池汽車產業鏈，關鍵核心技術取得突破，形成布局合理、協同發展的良好局面。4 月29 日，財政部向八家省級財政部門印發了《關于征求<關于開展燃料電池汽車示范推廣的通知>（征求意見稿）意見的函》，意在大力推廣氫能產業發展。

截至2020 年上半年底，國家有關部門就已發布15份氫能相關政策文件。目前，我國有超過20 多個省市、40 個地方政府推出了支持氫能產業發展的規劃。吉林省白城市、河北省張家口市等風電裝機容量集中區域直接把氫能列入當地經濟核心產業，把原來風電制氫逐步上升為兩省的省級發展戰略，從原來的制氫到逐步規劃為制氫、儲氫、加氫和用氫，根據市場需求，擴大風能制氫建設規模，全方位發展氫能產業。

氫能產業發展進入高速增長期

過去兩年，氫能發展迅猛，十幾家央企，從南到北，從東到西紛紛入場開發氫能產業。氫能的早期培育在此前的八年來一直以不溫不火的形式表現，直到2019年突然呈跳躍式發展，而直接導火線源自風光新能源的消納難題。

棄風棄光嚴重，亟須新的解決方案破解消納和送出難題。到2019 年底，中國的風、光電源裝機分別達到2.09 億千瓦和2.043 億千瓦，裝機規模持續位列全球第一。然而自2016年以來，由于風光等清潔能源發展和電網建設以及本地消納的不配套，三北區域內的風光等清潔能源出現了大面積的棄風棄光現象。

以風電為例，根據國家能源局官方統計數據表明，2018 年全國全年棄風電量277億千瓦時，平均棄風率高達7%；2019 年全國全年棄風電量169億千瓦時，平均棄風率保持4%，棄風限電狀況得到緩解，但在棄風最嚴重的新疆、甘肅、內蒙古等地，經過連續三年的緩建和新建消納通道等措施，2019 年棄風率仍然高達7.6%、14%和7.1%。

氫能作為清潔能源的一種，由于其自身清潔、高效和零排放的特點，以及在工業上應用的廣泛性，一直以來都被業內高度關注，但傳統制氫方法主要通過化石資源的重整，排放大量二氧化碳獲得氫，并不能真正實現清潔利用。

采用“棄風棄光”電量制氫，是解決風光新能源消納送出難題的最佳方案。以“棄風棄光”電量制氫，不僅有助于解決風電消納難題，不再有外送電力的限制，更可能為受限地區帶來“氫能經濟”。同時，也可以調控和抑制大規模風電并入電網時引起電網電壓的大幅度波動?？傮w而言，一舉多得，既能解決消納，又能帶來新的產業發展，多方受益，促進了氫能的爆炸式產業發展局面。

以成都市為例，2019年7月，成都市人民政府辦公廳印發《促進氫能產業高質量發展的若干意見》，從氫氣制備到氫氣運輸，再到氫氣站建設運營等，成都市將推動氫能全產業鏈發展。同年10 月，成都市出臺了《支持氫能暨新能源汽車產業發展及推廣應用若干政策》，對相關項目和企業提供資金支持、獎勵和配套支持等。根據《成都市氫能產業發展規劃（2019～2023年）》，到2023年，成都市氫能產業力爭實現主營業務收入超過500 億元。實際產業運行結果顯示，2019 年，成都市氫能規模以上企業主營業務收入已突破100 億元，氫能產業鏈拉動經濟初顯成效。

成都市建設的加氫站（圖片來自網絡）

2020年8月22日，天津港保稅區氫能項目簽約大會暨氫能產業促進聯盟第一屆理事會在臨港智能裝備產業園舉行。中國石化銷售股份有限公司天津石油分公司與中石化長城燃氣投資有限公司等共同投資，項目布局油、氣、電、氫綜合能源站，打造氫能走廊。包括杭叉集團投資氫燃料電池叉車研發生產基地項目、國家電力投資集團及渤海化工集團投資加氫母站項目、天津新氫動力氫燃料電池系統項目。為發展氫能產業，天津市在市級政策明確對于加氫站投資設備30%給予補貼（最高不超過500萬元）的基礎上，保稅區再給予1:0.5的配套補貼支持，在叉車的購置、租賃和加氫方面也都有相應補貼。天津市的氫能產業又將迎來一個新的發展高峰。

氫能與傳統油氣、化工產業鏈聯系密切，中國石化、中國石油在油氣儲運零售終端建設和運營方面有一定的技術基礎和整合優勢，是其中的典型代表。國家能源集團、中船重工（718 所）則在氫能產業鏈及氫能裝備方面深入布局。

國家電投、東方電氣、中船重工（712 所）等央企則側重于研發氫燃料電池及其核心部件，突破核心技術，建立自主知識品牌。在終端應用燃料電池汽車方面，東風集團、一汽集團和中國中車等央企也進行了深度布局。

東方電氣研發的氫能源汽車（圖片來源：東方電氣網站）

目前，中國氫能產業已實現大陸區域全覆蓋，以氫燃料電池汽車為例，我國氫燃料電池汽車銷量增速明顯。從2015 年僅有10 輛，到2019 年全年銷售2737輛，累計銷量達6000 多輛，已達成2020 年的階段性目標。

氫能正在改寫能源消費歷史和改變能源消費習慣

2014年，習近平總書記在中央財經領導小組第六次會議上提出，面對能源供需格局新變化、國際能源發展新趨勢，保障國家能源安全，必須推動能源生產和消費革命。這是繼黨的十八大報告提出要“推動能源生產和消費革命，合理控制能源消費總量”之后，中央再次強調能源消費革命的重要性和緊迫性。

世界能源消費結構的發展表明，非化石終端能源比例正在快速提升。根據2015年能源消費總量數據統計，全球一次能源消費中，石油占一次能源消費的32.9%，天然氣占23.8%、煤炭占29.2%、核能占4.4%、水電占6.8%?？稍偕茉丛谌蚰茉聪M中的比重為2.8%，其中風能占比52.2%（2015 年數據），而該數據十年前僅僅為0.8%?？梢灶A見，未來全球能源消耗將以可再生能源為主。國際能源署發布有關預測：2030年全球清潔能源占比將超過30%。

根據國家統計局統計數據顯示，2019 年我國消費48.6億噸標準煤，比2018年增長3.3%。其中煤炭消費量占能源消費總量的57.7%，比上年下降1.5 個百分點；天然氣、水電、核電、風電等清潔能源消費量占能源消費總量的23.4%，上升1.3 個百分點。可以估計，未來能源消費非化石能源的比例將會逐年提高，包括水電在內的非化石可再生能源消費都將部分轉化為氫能消費，成為能源消費革命的主力軍。

氫能以其獨特的能源特性和產業集群帶動作用，正在悄悄改變能源消費結構和格局。氫能產業鏈長，技術門檻高，在我國實施綠色能源消費戰略的政策指引下快速發展。氫能產業涵蓋制氫、儲氫、氫運輸、氫能終端產品（包括汽車、電池），儲氫技術和氫燃料電池技術的突破，將打破我們原有的二次能源消費習慣，離網型可持續電源將突破我們對電力消費的傳統習慣，大型終端移動電源將不再是空談。

全國各地燃料電池電堆發展狀態分布

2019年6月，中國氫能聯盟發布的《中國氫能源及燃料電池產業白皮書》指出，中國是全球第一產氫大國，初步評估現有工業制氫產能為2500 萬噸/年，已掌握部分氫能基礎設施與一批燃料電池相關核心技術，制定出臺國家標準86項次，具備一定的產業裝備及燃料電池整車生產能力。初步預測，2020 年至2025年，我國氫能產業產值將達到1萬億元，氫能源車數量達到5萬輛，加氫站數量200 座；接下來十年將迎來一個新的高峰，2026 至2035 年產值達到5 萬億元，加氫站數量1500 座，燃料電池車規模將達到1500萬輛。

由于我國的能源消費結構一直依賴煤炭和石油，而氫能的出現恰好破解了這個難題，棄水、棄風、棄光將成為歷史，還可以直接用低質煤炭制氫，最大效率提升煤炭資源利用效率。離散的、不穩定的非化石電源通過轉化為氫能，可以連續、穩定電源形式輸出，還可離網輸出，打破多年來的傳統電力消費習慣。

氫能在能源生產和消費革命中都將扮演關鍵角色，未來將廣泛應用于交通、工業、建筑供熱等領域。由于制氫成本逐步下降，氫燃料電池汽車的技術發展取得了快速進步，氫能產業正在走向高速發展期。氫能發展的政策性利好也在逐漸釋放。能源格局正在發生深刻變化，氫能發展作為解決能源危機和環境危機的重要戰略方向，將是我國構建“清潔、低碳、安全、高效”能源體系的重要一環。電能和氫能將共同作為綠色能源的終端形態，電氫能源體系將成為構建現代能源體系的途徑之一。

氫能產業發展任重道遠

氫燃料電池技術已經逐漸進入產業發展上升期，其前景廣闊。國內氫燃料電池汽車的保有量已經超過6000 輛，工程應用技術得到了初步驗證，為后期的氫能產業發展規模化、產業化奠定基礎。

氫能正在改變能源消費革命未來（圖片來源：中國改革報）

氫能產業的發展不僅是一個技術問題，還依賴于整個產業鏈的支撐，特別是上游的氫氣制取、儲運以及加氫站等基礎設施。需要打造“制、儲、運、加、用”一體化的氫能產業鏈，才能進一步推動包括氫燃料電池產業在內的氫能商業化。氫能產業鏈建設目前發展還較為薄弱。氫的制取、儲運以及加氫站等產業鏈各環節，直接決定了氫能的發展規模，以氫燃料汽車為例，能源成本與燃油車還有一定的差距，急需通過產業鏈上游的規?；?，來降低氫燃料的使用成本。

加大自主創新力度。在加氫槍、壓縮機、儲容器等關鍵設備，氫密封材料、低溫金屬材料、高效冷絕緣材料等關鍵材料方面加大研發投入，解決制約氫能發展的基礎瓶頸。我國氫制取、運輸、儲藏甚至使用所需核心技術與材料裝備以及零部件目前都有賴于進口?？山⒁匝肫?、國企為核心的創新聯合體，圍繞產業鏈進行科技攻關，在此基礎上依托大型能源企業成立國家級聯合研發和推廣應用平臺，有效整合社會資源，推動全社會相關領域科研力量的廣泛參與和協同攻關，聚焦核心技術，加快突破薄弱環節，合力推動我國氫能產業邁上全球價值鏈的中高端位置。

加快基礎設施布局。目前我國輸氫管道只有約100千米，終端加氫站64 座，基礎設施的匱乏不僅很大程度上限制了氫能經濟的規模化與商業成本的下降幅度，也導致氫能的使用場景單一，同時制約了相關配套產業體系的發展。建議將氫能基礎設施建設納入“新基建”盤子中給予重點扶持，除了國家扮演建設主體外，更應通過BOT（建設—經營—轉讓）、PPP（政府和社會資本合作）等方式引進社會資本參與氫氣站的投資，并在運營過程中給予充分的財稅惠補，同時支持國家油氣管網公司等加大對油氣管道的配套改造與完善，增補管道的氫能輸送功能。

國家層面也開始重視氫燃料電池汽車基礎設施的建設。2020年4月，國家能源局發布《能源法（征求意見稿）》，首次將氫能納入能源種類；6 月，住建部辦公廳發布關于國家標準《加氫站技術規范（局部修訂條文征求意見稿）》，擬新增液態氫儲存相關內容及技術標準。一系列政策的落地，有望進一步推動全產業鏈降本增效。

氫能產業的發展還有很多技術難題正在解決，產業鏈的配套還需完善，規模化應用還有待市場檢驗，但能源消費發展的歷史使命已經把氫能推到了潮流尖端，相信行業內部會緊緊把握機遇，做大做強中國的氫能產業，為實現中國的綠色發展夢再作新貢獻。